마우스만 움직여도 전기 생성...광운대, 차세대 에너지하베스팅 기술 개발
2026.01.14 11:53
컴퓨터 사용 시간 기록해 휴식·스트레칭 권장하는 시스템 구현
박 교수팀은 해당 기술을 컴퓨터 마우스와 마우스패드에 적용, 사용 중 발생하는 에너지를 활용해 휴식과 스트레칭을 권장하는 스마트 시스템도 구현했다.
연구팀은 마찰 에너지로 직류 전기를 바로 생성하는 발전 소자와 별도 회로 없이 즉시 충전 가능한 저장 장치를 하나의 디바이스로 통합했다. 복잡한 전자회로나 추가 장치 없이도 전기 생산과 저장이 가능하다.
기존 마찰 발전기는 교류 전기를 생성해 실제 전자기기에 사용하기 위해서는 추가 회로 또는 부품이 필요하다. 이 과정에서 필연적으로 에너지 손실과 시스템 복잡성이 발생한다.
이에 박 교수팀은 마찰이 일어나는 금속과 반도체 경계에서 전자가 직접 이동하도록 설계해 추가적인 장치 없이도 직류 전력을 생성하는 방식을 구현했다.
에너지하베스팅 소자는 알루미늄(Al) 금속 슬라이더와 PEDOT:PSS 고분자 반도체에 코발트 기반 금속유기구조체(MOF)인 ZIF-67을 도입한 복합 반도체층으로 구성됐다.
ZIF-67 도입으로 반도체 일함수 감소, 전하 여기 사이트 증가, 계면 전기장 강화 등의 효과가 나타났다. 순수 PEDOT:PSS 대비 발전 성능이 약 2배 향상됐으며, 최적화된 DC-TVNG는 10 kΩ 부하 조건에서 9.2 mW m?²의 전력 밀도를 기록했다.
이렇게 생성된 전기는 곧바로 슈퍼커패시터에 저장된다. 슈퍼커패시터는 IL/P(VDF-HFP) 전해질을 두 개의 알루미늄 전극 사이에 샌드위치 구조로 형성하며, 각 전극은 슬라이딩 동작을 통해 독립적으로 충전된다. 전력 관리 회로 없이 직접 충전할 수 있으며, 110 μF cm?²의 면적 정전용량과 5.5초 이내 1V 충전 성능을 보였다.
연구진은 기술 실증을 위해 이 시스템을 컴퓨터 마우스와 마우스패드에 적용했다. 마우스 사용 중 발생하는 에너지를 활용해 사용 시간을 자동 기록하고, 일정 시간이 지나면 휴식과 스트레칭을 권장하는 기능을 구현했다.
한편 이번 연구는 과기정통부·한국연구재단의 '중견연구자 지원사업'과 한국산업기술진흥원의 '산업기술혁신사업'의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 와일리(WILEY) 출판의 'Advanced Energy Materials' 표지논문으로 게재됐다.
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